13 игр и приложений для изучения физики

Создание собственной Солнечной системы и безумные эксперименты с ядерными реакциями – всё это в нашем сегодняшнем обзоре приложений и игр для изучения физики.

С развитием технологий в поле внимания разработчиков игр попала сфера образования. Сегодня совсем не редкость встретить интерактивное пособие по геометрии или таблицу Менделеева, приложение для изучения алгебры, онлайн-фолиант для постижения истории Вселенной или географическую игру.  Учителям остаётся только выбирать, если они, конечно, готовы к этому выбору. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию 13 различных приложений и игр, которые могут пригодиться при изучении физики. Впрочем, они настолько интересны, что вполне подойдут не только ученикам и студентам, но и всем, кому интересно устройство нашего мира.

1. Snapshots of the Universe

Snapshots of the Universe – удивительное приложение для iOS, не так давно выпущенное самим Стивеном Хокингом совместно с компанией Random House. Приложение состоит из восьми экспериментов, которые дают пользователям возможность не только получить базовые знания по физике, но и познакомиться с принципами, управляющими нашей Вселенной. В рамках предложенных экспериментов игроки могут отправлять ракеты в открытый космос, собирать собственные звёздные системы, искать и изучать чёрные дыры. Каждый эксперимент можно проводить бесчисленное количество раз, изменяя физические параметры и наблюдая за появляющимися эффектами. Чтобы лучше понять эксперименты, можно зайти в раздел объяснения результатов и посмотреть видео. Приложение доступно на iTunes. Cтоимость игры от великого физика составляет всего лишь $4,99.

Источник: NewsWatch.

2. Particulars

Это игра с уникальным сочетанием особенностей аркады и головоломки, место действия которых – мир субатомных частиц. Взяв под контроль одного из кварков, вы должны вести переговоры с фундаментальными силами Вселенной. Другие частицы будут притягиваться и отталкиваться, соединяться и изменять полярность, задача несчастного кварка - не терять контроль и избегать разрушения. Через всю игру красной нитью проходит история Элисон – молодого физика с нелёгким прошлым. Её путешествие через субатомный мир протекает в воспоминаниях и в конечном счёте приводит к удивительным открытиям. На сайте представлена бесплатная демо-версия, за полную придётся заплатить от 5-ти до 50-ти долларов – в зависимости от особенностей вашей системы.

Источник: Particulars.

3. A Slower Speed of Light

Игра от первого лица, разработанная лабораторией игр Массачусетского технологического института (MIT), даёт возможность игрокам познакомиться с восприятием пространства на околосветовых скоростях и понять теорию относительности. Задача игрока – перемещаться по 3D-пространству, собирать сферические объекты, которые замедляют скорость света на фиксированные значения, что даёт возможность наблюдать за различными визуальными эффектами эйнштейновской теории.

Источник: A Slower Speed of Light.

Чем медленнее движется излучение — тем яснее проступают некоторые физические эффекты. К 90-му собранному камню свет будет распространяться со скоростью пешехода, что заставит вас почувствовать себя героями сюрреалистического мира. Среди явлений, с которыми может познакомиться герой во время игры, эффект Допплера (изменение при движении игрока длина волны регистрируемого им света, что приводит к изменению окраски видимых предметов, которая смещается в ультрафиолет и инфракрасную область), абберация света (увеличение яркости света в направлении движения), релятивистское замедление времени (различия между субъективным ощущением времени игрока и протекании времени во внешнем мире), преобразование Лоренца (искажение пространства на околосветовых скоростях) и т.д.

Источник: A Slower Speed of Light.

Игроки могут поделиться своим мастерством или опытом игры через Twitter. A Slower Speed of Light – это гармоничное сочетание доступного геймплея с научным материалом разделов теоретической и вычислительной физики, что делает игру успешным претендентом на использование в классе. Для PC, Mac и Linux есть доступные бесплатные варианты игры. 

4. Crayon Physics Deluxe

Crayon Physics Deluxe - это 2D-пазл/игра «в песочнице», которая даёт возможность испытать игрокам, что было бы, если бы их рисунки могли превращаться в реальные физические объекты. Задача игрока – помогать шарику собирать звёздочки, рисуя подходящие для его движения поверхности – мосты, переправы, рычаги и т.д. Всё происходит в волшебном мире детского рисунка, где инструментами игрока являются восковые карандашики. Как минимум игра развивает художественное видение и творческие способности, как максимум – позволяет познакомиться с основами механики — гравитацией, ускорением и трением. Для теста на сайте представлена демо-версия, полную версию для PC, Mac и Linux можно приобрести за $19,95, приложения на Android и iOS обойдутся в $2,99.

Источник: Vimeo.

5. Physics Playground 

Впрочем, для тех, кто только приступил к изучению движения тел и различных физических сил, будет также интересно ознакомиться с образовательной видеоигрой Physics Playground. Игра представляет собой площадку, на которой игроку нужно выполнять достаточно простые действия – с помощью зелёного шара сбивать красный воздушный шарик. Вот тут-то и начинается классическая механика: без правильного применения законов Ньютона игрокам вряд ли удастся сконструировать в интерактивной среде механизмы, которые помогут привести в движение шарик. Впрочем, можно пользоваться и интуицией – главное, что на протяжении 80-ти уровней интуитивные знания, позволяющие достигать цели, постепенно приводят к пониманию закономерностей, которые лежат в основе классической механики. Игра разработана компанией Empirical Game, которая занимается созданием развивающих образовательных игр. В открытом доступе её, к сожалению, нет, однако разработчики предлагают связаться с ними, если вас заинтересовал этот продукт. В полной версии можно отслеживать успехи игроков с помощью анализа журналов лог-файла.

Источник: Physics Playground.

6. Newton’s Playground  

«Наука, индустрия развлечений и игра слились в красивом уникальном творческом опыте Newton’s Playground. Манипулируйте Вселенной, создавайте невероятные сочетания планет и запускайте гравитацию», - говорят создатели приложения. Newton’s Playground – интерактивное приложение, которое базируется на моделях, отражающих гравитационную взаимосвязь различных тел. Имитируя гравитационные отношения планет, небольшое приложение Newton’s Playground даёт своим игрокам возможность понаблюдать за взаимодействием сфер, плавающих в открытом пространстве, или же самому поэкспериментировать с массой и плотностью различных тел и создать собственную Солнечную систему. Все расчёты основаны на исследованиях института астрономии Sverre Aarseth's. Стоимость приложения в App Store – $1,99.

Источник: Newton’s Playground.

7. Algodoo

«Algodoo создает новую синергию между наукой и искусством», - гласит надпись на одной из страниц игры. Algodoo – это уникальная платформа 2D-моделирования физических экспериментов от Algoryx Simulation AB. С помощью мультяшных образов и интерактивных инструментов Algodoo позволяет создавать удивительные изобретения, разрабатывать игры для использования в классе или специальные эксперименты для лабораторных занятий по физике. В процессе своих естествоиспытаний и создания различных механизмов участники игры могут использовать жидкости, пружины, шарниры, двигатели, световые лучи, различные индикаторы, оптику и линзы. Моделируя различные конструкции и меняя параметры, игроки изучают трение, преломление, силу тяжести и т.д. Для новичков на сайте представлено подробное руководство, а также создан канал Youtube, на котором можно посмотреть десятки видео по теме. Для Windows и Mac доступны бесплатные версии игры, приложение для iPad стоит $4,99.

Источник: Umea University.

8. Autodesk ForceEffect

Autodesk ForceEffect – приложение для инженеров, которые занимаются различного рода проектированием. С помощью Autodesk ForceEffect можно делать инженерные расчёты прямо на мобильном устройстве. Это существенно облегчает работу по дизайну на стадии создания концепции, так как мгновенно определяет жизнеспособность конструкции. Впрочем, приложение будет интересно и тем, кто хотел бы узнать, как различные силы влияют на объекты. Таким энтузиастам вместо схемы дома для эксперимента можно взять обычный велосипед и на основе его фото провести ряд экспериментов, которые покажут, какую нагрузку он способен выдержать и что влияет на равновесие велосипеда. Особенно приятно, что приложение находится в открытом доступе и бесплатно доступно для Android, iOS.

Источник: Google Play.

9. Video Physics

Video Physics – приложение от Vernier Software & Technology, которое позволяет вам делать анализ движения физических тел на основе видео. Всё что нужно от пользователя – загрузить видео, отметить кадр за кадром движущийся объект и настроить масштаб. После этого приложение с лёгкостью построит траекторию движения объекта и высчитает скорость его движения. С Video Physics можно высчитать скорость движения качели, американских горок, автомобиля, футбольного мяча – чего угодно, лишь бы изменялось положение объекта в пространстве. В общем, Video Physics пригодилось бы не только на уроках физики, но и математики. В App Store стоимость приложения составляет около $4,69.

Источник: iTunes.

10. iCircuit

iCircuit – простой в использовании симулятор, который позволяет всем любителям физики поэкспериментировать с электрическими цепями. Усовершенствованный двигатель моделирования позволяет работать с аналоговыми и цифровыми схемами обработки сигналов. iCircuit прост в использовании и подобен другим САПР-программам: пользователь добавляет элементы, соединяет их вместе и задаёт необходимые свойства. Но iCircuit в отличие от других программ САПР находится в постоянном режиме моделирования. Не нужно останавливаться, чтобы постоянно делать дополнительные измерения или настройки. В игре более 30 элементов, которые можно использовать в процессе построения схем. Здесь есть всё – от резисторов и коммутаторов, до логических вентилей и МОП-структур. Кроме всего прочего, в приложении есть мультиметр, который позволяет вам исследовать схемы и проверять напряжение и ток в них. Подробное руководство представлено на сайте – правда, пока только на английском языке. Приложение доступно для PC, Mac и Linux, а также iPad и Android. Стоимость приложения варьируется в пределах 4-10-ти долларов.

Источник: Vimeo.

11. Power Toy

Power Toy весьма похожа на Algodoo, но акцент смещён в сторону изучения давления, температуры и бесчисленного количества взаимодействий между различными веществами. Механика остаётся позади и в поле внимания игроков Power Toy попадают ядерные реакции, процессы, протекающие в вулканах, строительство и последующее уничтожение атомных электростанций и т.д. Игра доступна бесплатно для PC, Mac и Linux, так что уже сегодня можно заглянуть в самое сердце ядерного взрыва.

Источник: Power Toy.

12. Tear-able Cloth

Tear-able Cloth – это даже не приложение, это – Javascript-код, который моделирует физику ткани. С помощью внесения правок в код можно экспериментировать с гравитацией и плотностью, меняя тем самым свойства ткани, растягивая или разрывая её. Впрочем, поиграться с тканью удастся и тем, кто не очень-то разбирается в кодах: воздействовать на материю можно и с помощью правой кнопки мыши. 

Источник: IProgrammerTV.

13. Sixty Symbols

Ещё один сайт - Sixty Symbols посвящён символам, которые используются в физике. Создатели ресурса из Ноттингемского университета собрали 60 символов, обозначающих различные понятия, и в коротких, но очень занимательных и информативных видеороликах объяснили, что каждый из этих символов значит. Из этих выступлений вы узнаете, почему у футбольного мяча «Джабулани» часто меняется траектория, в чём состоит секрет бразильского ореха, как постоянная Фейгенбаума помогает в понимании хаоса, или даже каким был характер Исаака Ньютона. Все понятия и явления учёные рассказывают в максимально доступной форме, используя подручные материалы. Увы, пока объяснения представлены только на английском.

Источник: Sixty Symbols.

Как видите, выбрать есть из чего. Изучаете ли вы этот предмет, преподаёте ли физику, или просто сожалеете, что когда-то не усвоили основные положения науки, которая раскрывает фундаментальные законы природы, - сегодня можно весело и играючи наверстать упущенное.